在用壓力容器裂紋缺陷的檢驗與預防

姜國琪

摘要：壓力容器是具有爆炸危險性的承壓設備，它承載著高壓、高溫、低溫、易燃、易爆、劇毒或腐蝕介質，一旦發生爆炸或泄漏往往并發火災、中毒等災害性事故，造成嚴重的環境污染，給社會經濟、企業生產和人民生活帶來損失和危害，直接影響社會安定。壓力容器事故大多是在使用過程中造成的，如果有效的控制了使用過程中的壓力容器事故，則有效的控制了全部壓力容器事故。裂紋是壓力容器最危險的一種缺陷，加強對在用壓力容器裂紋缺陷的檢驗與預防對壓力容器的安全運行尤為重要。

關鍵詞：壓力容器;裂紋;檢驗;預防

裂紋是一種不完全斷裂的缺陷，裂紋的存在不僅破壞了金屬的連續性，而且裂紋尖端大多很尖銳，引起應力集中，促使構件在低應力下提前斷裂。

裂紋形成的原因往往是很復雜的，如設計上的不合理，選材不當、材質不良、制造工藝不當以及維護和使用不當等均可能導致裂紋的產生。本文是針對在用壓力容器主要從檢驗、維護和使用方面來發現裂紋、預防裂紋總結的一點心得，供同仁參考。

1.裂紋的檢驗

1.1裂紋的宏觀檢驗

宏觀檢驗主要通過肉眼或5-10倍放大鏡對檢查對象直接外觀檢查和采用檢驗錘敲擊測音法來判斷是否有裂紋，為避免有更細小的裂紋等缺陷漏檢，一般采用射線、超聲、磁粉、滲透等無損探傷方法檢測裂紋等缺陷。鐵磁性的Ⅰ、Ⅱ類壓力容器一般優先選用磁粉檢測，非鐵磁性的Ⅰ、Ⅱ類壓力容器一般選用滲透檢測，Ⅲ類壓力容器一般按法規標準要求還應輔以超聲等檢測手段。

為確保宏觀檢驗效果，宏觀檢驗前，應注意以下幾點：

（1）按照檢驗要求進行清理或拆除影響檢驗的附屬部件或其他物體。

（2）需要進行檢驗的表面，特別是腐蝕部位和可能產生裂紋缺陷的部位，徹底清理干凈，露出金屬本體，進行無損檢測的表面達到NB/T47013的有關要求。

（3）內壓容器裂紋一般都是從內表面產生并擴展的，所以能 進入容器內部的盡量進入容器內部檢驗。

（4）因容器結構等原因不能進入內部檢驗的，除在外表面進行表面探傷以外，還應該在外表面對易產生裂紋缺陷的部位輔以超聲探傷，以檢測其內表面是否有裂紋等缺陷。

（5）對使用過程中補焊過的部位、檢驗時已發現焊縫表面裂紋的部位、錯邊量和棱角度超過產品標準要求的焊縫部位、使用中出現焊接接頭泄漏的部位及其兩端延長部位、承受交變載荷的焊接接頭和其他應力集中部位應按適當比例做埋藏缺陷檢測，必要時可以用NB/T47013中的聲發射檢測方法判斷缺陷的活動性。

1.2裂紋的微觀檢查

為進一步確定裂紋的性質和產生的原因，對裂紋需進行微觀分析，即光學金相分析和電子金相分析。裂紋的微觀檢查主要內容如下：

（1）裂紋形態特征，其分布是穿晶的，還是沿晶的，主裂紋附近有無微裂紋和分支;

（2）裂紋處和附近的晶粒度有無顯著粗大或細化或大小極不均勻的現象，晶粒是否變形，裂紋與晶粒變形的方向相平行或相垂直;

（3）裂紋附近是否存在碳化物或非金屬夾渣物，它們的形態、大小數量及分布情況如何，裂紋源是否產生于碳化物或非金屬夾渣物周圍，裂紋擴展與夾渣物之間有無聯系;

（4）裂紋兩側是否存在氧化和脫碳現象，有無氧化物和脫碳組織;

（5）產生裂紋的表面是否存在加工硬化層或回火層;

（6）裂紋萌生處及擴展路徑周圍是否有過熱組織、魏氏組織、帶狀組織以及其他形式的組織缺陷。

2.裂紋的預防

壓力容器的使用單位應貫徹執行國家相關容器的法律法規和安全技術規范，建立健全壓力容器安全管理制度，制定壓力容器安全操作規程，辦理壓力容器使用登記，建立壓力容器技術檔案，負責從采購、安裝、使用、改造、維修、報廢等全過程的管理，認真實施年度檢查和落實定期檢驗工作。

壓力容器在運行操作過程中應嚴格執行操作規程，做到緩慢操作，分段升壓、并保持一定時間，直至壓力容器加到規定的壓力，以減少溫差應力。嚴格控制運行中的工藝參數及指標的控制，所謂工藝參數及指標的控制主要指壓力、溫度、液位、投料及介質腐蝕等控制。

2.1壓力和溫度的控制

壓力控制主要是指工作壓力應當不超過工藝規定的壓力范圍，溫度控制主要是指對有溫度控制要求將溫度控制在工藝規定的范圍內，另外，壓力容器在運行中應嚴格控制壓力和溫度的頻繁地及大幅度地波動，防止在交變載荷下導致疲勞裂紋。

2.2液位的控制

對裝有液位計的壓力容器，在運行中應當嚴格將液位控制在規定范圍內，對盛裝液化氣體的儲存容器，其移動式壓力容器應當按照規定的充裝系數充裝，確保容器內有足夠的氣相空間。反應容器則需要通過控制液位來控制反應速度和某些不正常的反應產生。

2.3投料的控制

投料控制是指投料量、投料速度、、加料溫度、物料配比、投料順序的控制。對于放熱反應的容器，投料量與投料速度不能超過容器的傳熱能力，否則物料的溫度會急劇升高，引起物料分解、突沸而導致裂紋的產生乃至失效事故。

2.4腐蝕介質的控制

介質對容器的腐蝕不可忽視，腐蝕不僅使容器器壁減薄而且易產生腐蝕裂紋，固必須對介質中的雜質及水分等工藝指標加以控制。

3.結論

作為在我們現實生活中特別是在工業生產中不可或缺的壓力容器，為了確保其安全運行，減少或杜絕惡性事故的發生，我們在設備檢驗時必須慎之又慎，不能讓裂紋這種最危險的缺陷為設備留下隱患，同時，設備的使用單位及操作人員要正確的使用設備、嚴格的管理設備方能最大限度的確保設備的安全。

參考文獻：

1、強天鵬? ? 《壓力容器檢驗》.

2、江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院? ?《壓力容器安全與管理》.

《固定式壓力容器安全技術監察規程》? ?TSG21-2016.

江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院鎮江分院? 江蘇省鎮江市? 212000